国外电解金属锰的生产概况

第 18卷第 2期 2000年 5月 中 国 锰 业 CHINA S MANGANESE INDUsrRY 、Ⅻ ．18№2 May 2000 1一“ 国 外 电 解 金 属 锰 的 生 产 概 况 曾湘波 (全国锰矿技术妻瓦 南长抄 410006) 处理和生产废渣的综合到用也进行了介绍，这对我国电解金属锰生产具有参考价值。、 关键词：国外 垒墨兰 指标 石 而 私章． 艮 舀 中圈分类号；1 111．52 盘献标识码：A 文章编号：10@一4336(200D)02—0007—05 1 概 述 中国是世界电解金属锰生产大国，生产能力达 12．6万 t／a，占世界总量的60％，出口量占世界总量 的43％。世界其它的电解金属锰生产国主要有南 非、美国、日本、巴西、乌克兰等国，其中南非、日本的 生产具有代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性。 电解金属锰的生产可以使用氯化锰溶液和硫酸 锰溶液电解法生产。氯化锰溶液与硫酸锰溶液电解 法相比：(1)导电率大，电解电压低；(2)电流功率高， 电力消耗少；(3)产品中硫含量低。但在工业化生产 中，矿石浸出 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 及浸出装置如电解槽、阴阳极材 料、隔膜材料的耐腐蚀等方面存在困难，因此，各国 的工业生产全部使用硫酸锰溶液电解法生产。 2 国外电解金属锰生产状况 2．1 生产工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 国外有关生产厂家生产工艺流程如图 l，图2， 图3，图4。 2．2 原料的选择 锰主要产于 MnO2、MnO2·(MT1BaK)O·nil2O、 MnSio3、MnCO3中。上述矿物中的锰只有 M．CO3 才能与硫酸反应生成 MnS04，只有使 Mn02中四价 锰还原为二价锰才能与硫酸反应，因 Mn02的产量 大、品位高、有害杂质少，因此 国外工厂均采用 MnO2还原焙烧成MnO使用。 对矿石要求是 Mn含量高，CaO、MgO含量低， 对电解有不良影响的 Cu、Ni、Co、Zn含量极少或者 不含(对碳酸矿的要求也是如此)。 2．3 矿石粉碎和还原焙烧 7F7qZ 用破碎磨粉设备将矿石粒度为0，147 m (100 目)之下占踟％，具体粒度的分布依据矿石种类的 不同而不同。 固 1 美国矿山局研究所电解盒■锰生产工艺流程圈 收稿日期：1999—12—25 作者简介：曾湘波(1941一)，湖南南县人，高级工程师，全国锰矿技术委员会委员。 维普资讯 http://www.cqvip.com 8 中 国 锰 业 第 18卷 矿石的还原焙烧使用的还原炉有回转窖或多段 型马费炉，日本、南非均采用回旋炉生产，见图5 MJaO!糟矿 尾矿 垒堡鳖亡显 围2 FOOteMineralsCo电解金属锰生产工艺流程围 Mo!糟矿 (复盐结晶) 围3 Elexetro r,k*tatlm-gi~ CO生产工艺流程围 堂 —bi—-l~ 且 M：0 粉矿 阳极藏 童属锰产品 — — 围4 日本中央电工(O K)电解金属锰生产工艺藏程围 图5所示是一个用耐热不锈钢卷制的炉筒，前半 部用电阻炉从外面加热，后半部用水冷却，矿粉与煤 粉的混和物用螺旋输送机装入炉内，慢慢回转炉筒。 炉筒加热到 900℃时，混合物中的碳粉生成 CO，CO使矿石进行还原反应，因为还原矿在空气中 温度高时很快被氧化，炉筒后半部用水冷却，达到室 温才放出来，矿石通过炉中时间约 30 rain，浸取率 为 95％。 2．4 浸出 CDK对浸出液的要求为溶液中的 Mn 40 g／L， (N~)2SO4140 g／Lo 因用还原焙烧矿加硫酸提取这个反应是放热反 应，不必给浸出液加热，浸出时间为1．5 h，浸出终了 DH值为2．5，用氨中和浸出率达 98％--99％。 除铁用阳极液加入进行除铁。 浸出设备国外已向大型化，自动化方面发展， CDK的浸出槽为90 m3，新建工厂一般均在 150 its 以上，进辩矿粉用风力输送，计量用计算机控制。浸 出工程溶液化学成分见表 1。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第 2期 曾湘渡：国外电解金属锰的生产撬况 9 围5 矿石还原焙烧回转害示意围 l—Mr《 矿粉加^科斗；} 粉加^科斗i}一排气烟囱；卜 耐火保程层；卜 电阻加热；6一回旋炉筒； 卜 玲却喷辩 8—还原矿受料器； 旋输送机；l 角谓整装置；ll一温控装置；l卜 驱动装置 表1 浸出工程溶液化学成分 g／t 2．5 固液分离 把浸出液与尾矿分开的办法有的使用全自动压 滤机(日本CDK)有的使用浓密机(南非与美国) 国外厂家非常重视尾矿中的附液回收，从图 1、 图2、图3可见生产厂家均对尾矿进行洗涤，一方面 减少损失，降低成本；二是有利于环境保护；三是有 利于废渣的再利用。 2+6 净化 从矿石中溶解出的物质除锰以外，还有 Fe、Al、 As、Si02、cu、Ni、Co、Sb、Zn等，其中在提出工程中 、A1、As、Si 基本被除去了，因金属锰的电解要 用特别高纯度的电解液，所以还得将化学活动顺序 表 Mn右边的元素(有害杂质)完全除掉，严格地讲 完全除掉是不可能的。美国矿山局研究所和日本 CDK分别对电解液中的杂质最大许可浓度作了规 定，见表2，在 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 浓度范围内24 h电解不降低电流 效率。 表2 电解液中杂质的量大许可浓度 m~／'L 净化剂的种类：CDK使用的有高硫化钙c日s_+ x、 S、(NH4)2S，其它工厂多使用 S、(NVh)2S。 在硫化物净化工程的滤液里均含有游离硫及硫 化物，直接用于电解会使产品中的硫增加，将上述滤 液进行二段净化，将之放人二段净化槽舔加硫酸变 为酸性再加人 FeSO4，加人空气将 Fe2 氧化为 FeJ ，待完全氧化后用铵中和产生 Fe(OH) 絮凝沉 淀，吸附胶状的硫及硫化物，再用压滤机过滤除去杂 质，在此过程中必须使用活性炭，硅藻土等吸附剂或 助滤剂(见表3)。 维普资讯 http://www.cqvip.com 10 中 国 锰 业 第 18卷 表3 净化工程溶液的化学成分 g／'L 2．7 电解设备 金属锰电解生产的原理国内外是相同的，但在 设备上有许多不同之处。 (1)电解槽的构造见图6。 图6 电解槽结构图 l一阴扳室；2一电解槽体；3一阳极液臂；4一阳扳室；5一木架 6一泡沫多孔橡腔板 7～底方；8一隔膜框；9一不锈钢螵栓 电解槽槽体用工程塑料一次注塑成型，密封性 好使用寿命 5O年。 采用组合式隔膜框，每组 13个，一槽两组，用不 锈钢(1Cr 18Ni 9Ti)螺丝 4个夹紧，隔膜模框为本 质，下部用泡沫海绵橡胶密封，密封效果好。电解时 不用氨水(无氨水管)，而且须在从给液中添加部分 阳极液，电解槽内壁布置有冷却水管(图中略)，其材 质为铝。 (2)阴极 材质为Cr 18％，Ni 8％，Mo 2％的不锈钢板， CDK其尺寸为： 617mm×l050ITtt'n 厚度 =2．2mm 阴极板与铜条的连接为焊接(钎焊)。阴极板表 面经硬化处理，表面平整，上面焊有吊钩，便于机械 化作业，阴极板不使用电抛光而采用机械抛光，进行 表面预处理后，出槽时只需轻轻打击产品就剥离下 来，CDK厂的产品剥离采用脱板机脱板，整板机整 板．极板非常乎整。 (3)阳极 对阳极的要求一是耐腐蚀，二是在阳极上析出 的Mr1Q 要少，为此国外进行了太量的研究，为了防 止阳极产生 Mno=必须使阳极的氧过电压减少，不 发生 Mn2 一Mn4 的氧化反应。因此研究了各种 铅合金在阳极上的表面处理法，现在采用的有：Sn 9％，Co 4％的铅舍金，sn 20％～25％，Sb 4％～ 6％，Co 0．002％～0．o4％的铅合金以及含 Ag 1％ 的铅合金，现在 a)K采用的是Ag 1％，As 0．5％的 铅合金，此种合金已被广泛使用。 (4)电解槽汇流铜排上装有铜夹头，夹住阴、阳 板之间铜排，导电性能好，不用刷子刷。 (5)每个电解槽都装有温度检测及自动控制装 置，槽温控制在38℃±IX3。 (6)每个电解槽一根进液管，进液控制采用低 位槽控制，用液面高度控制，不断流，断流一看就知 道，可安装断流报警器，没有氨水管，进液pH=6．8 -- 6．9不调整，槽子不返酸，产品从不起壳，发黑。 (7)电解液 用硫酸锰溶液电解生产高纯电解金属锰的适宜 条件： ①供给液：Mn 36～40 g／L，(NH2)2SO4 130～ 140 g／L，SO2 0．1 g／L，曦酸 O，05 ml／L； ②阴极液：Mn l4～16 g／L，pH 8．0-8，3； ③阳极液：Mn 10--14 g／L， SO435--45 g／L； ④电流密度：阴极 3．0～4．0 A／dm2，阳极 4．5 ～ 6．5A／din2； ⑤槽电压：5 v； ⑥电解时间：36--48 h。 (8)添加剂 阴极液中，SOz含量为0．1 g／L，一方面是防止锰 水解产生氢氧化锰，另一方面使电解金属锰的结晶构 造从 型转化为 a型可长时间电解不产生树枝状结 晶，为了使产品不产生疙瘩状、树枝状结晶，在阴极板 液里还加人了0．03-0．5 g／L的阴极等添加剂。 2．8 产品的后处理 产品出槽后，先用水洗，然后在浓度为5％的重 铬酸钾溶液中短时浸泡钝化，再水洗，用热风急速干 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 曾湘波：国外电解鱼属锰的生产概况 燥，再进行防潮包装及贮存 (1)脱氢处理 通常品氢含量为200 pprn； 用真空加热炉脱氢，产品含氢量2 pprn； 用普通加热炉脱氢，产品含氢量4-6 ppm。 (2)氮化处理 将产品放人氮化炉中： 8Mn+N2=2MraN 8Mn+2NH3=2MraN+3 日本重化学株式会社的脱氢及氮化锰的品质见 表 4。 裹4 东洋鲁迭脱氲爰氮化锰产品分析结果 ％ 化学成分 脱氢品 氰化锰 化学成分 脱氢品 氪化锰 Mn 99．96 93 66 P O．001 0 oo1 0 oo1 0．001 S 0 023 0 020 C 0 0l0 O．0l0 H 0．0002 Si 0．0O4 0．007 N 6 30 3 产品质量与生产技术指标 现将日本东洋鲁达与南非的产品质量保证值列 于表 5。 从表 5可见日本、南非的产品质量远远优于我 国，而且能生产低氧品，脱氢品，氮化品等多品种电 解金属锰。 日本CDK生产技术指标如下： (1)矿石消耗MnO2(Mn 48％) 2．6 t／t (2)Mn。2(阳极垢) 50 k窟／t (3)H2SO4(96％) 300 k窟／t (4)HzS 2．5 kg／t (5)SO2 10 kg／t (6)直流电耗 6790 kW·h／t (7)交流电耗 (8)电流密度 1 0o0 kW ·h／t 350 A， 表5 bin化学分析和物理状毒 ％ 注：*片厚均为2 r憎n．片大小为 3 nn×50 rran． 4 金属锰废渣的利用 国外 电解金属锰生产厂 由于采用高品位的 MnO2矿为原料(Si低，Fe低、Ca、Mg低)，因此渣量 很少，电解锰废渣中的主要成分为Si、Ca、Mn等，日 本 11 ’0H用废渣加工生产的肥料如下： (1)CaO，P2O5，nSO2种子肥： ① P2O5 20％，CaO 30％，MgO 15％，SiO2 20％ ： ② P205 20％，CaO 30％，MgO 13％，sio2 20％ 。13z030．5％ ，MnO 1．0％ (2)nCaO·mMgO·Si02小麦用肥： Siq 30％，MgO4％，Ca0 30％。 本文介绍国外电解金属锰的生产，希望能作为 国内各厂家的借鉴、参考，对发展提高我国电解金属 锰生产起一点作用。 Electrolysis of Manganese Abroad Zeng Xiangho (NationalMn TechnologyCommittee，HunanChangsha 410006，China) Abstract：This paler describes in detail the equipment，raw materials，and techniques in Mn electmlysls abroad and also presents the post treatment of products and comprehensive application of waste residue．This work is of great value to improve Mn electrolysis in China Key words：Mn electrolysis abroad；Techniques；Index 维普资讯 http://www.cqvip.com